Contalitri e Misuratori di Portata

Il contalitro (o contatore volumetrico) misura il volume totale transitato nel tempo (es. 1.253 m³ complessivi dall'installazione) — è il dispositivo usato per la contabilizzazione dei consumi, come i contatori dell'acqua potabile o quelli per la tariffazione dei consumi industriali. Il misuratore di portata (flowmeter) misura la portata istantanea del fluido (es. 12 m³/h in questo momento) — è usato per il controllo di processo, la regolazione di ricette e la verifica dei parametri operativi. Molti strumenti moderni integrano entrambe le funzioni: misurano la portata istantanea e totalizzano il volume. Sono chiamati comunemente flowmeter con totalizzatore.

I misuratori elettromagnetici (o electromagneti flow meter, EMFM) sfruttano la legge di Faraday: un fluido conduttivo che scorre attraverso un campo magnetico genera una tensione proporzionale alla velocità. Il corpo del misuratore contiene due bobine che creano il campo magnetico trasversale e due elettrodi a contatto con il fluido che rilevano la tensione indotta. Il segnale è convertito in un valore di portata dall'elettronica. Vantaggi: nessuna parte mobile (nessuna usura), misura bidirezionale, adatti a fluidi con solidi in sospensione, bassissima perdita di carico (tubo completamente aperto), alta precisione (tipicamente ±0,5%). Limitazione: funzionano solo con fluidi elettricamente conduttivi (acqua, reflui, soluzioni acquose) — non per idrocarburi, gas, acqua ultra-pura.

Il misuratore a ultrasuoni clamp-on è ideale quando: (1) non si può interrompere l'impianto per installare un misuratore in linea — i trasduttori si applicano esternamente alla tubazione esistente senza taglio del tubo; (2) si devono fare misure temporanee o verifiche (audit energetici, bilanciamenti idraulici); (3) il fluido è difficile o pericoloso da isolare (acidi, fluidi ad alta temperatura, gas pericolosi); (4) il diametro è grande (DN > 300) dove i misuratori in-line sono molto costosi. La precisione del clamp-on (tipicamente ±1–2%) è inferiore ai misuratori in-line, ma è sufficiente per audit energetici e controlli di processo non critici. Richiede una tubazione sempre piena e una certa distanza da curve e valvole per garantire un profilo di flusso stabile.

Per la misura di portata del vapore i più usati sono: (1) Misuratori a vortice (vortex flowmeter) — sfruttano la generazione di vortici di Von Kármán attorno a un ostacolo bluff body; la frequenza dei vortici è proporzionale alla velocità. Adatti a vapore saturo e surriscaldato, buona precisione (±1%), range dinamico elevato. Versioni con compensazione temperatura/pressione per la misura in massa. (2) Misuratori differenziali (diaframmi, Pitot, Annubar) — creano una perdita di carico che è proporzionale al quadrato della velocità; economici ma con range dinamico limitato. (3) Misuratori Coriolis — massima precisione (±0,1%) in massa diretta, indipendente da temperatura e pressione; costo elevato ma necessario in applicazioni critiche (fatturazione vapore, processi farmaceutici).

I moderni misuratori di portata dispongono di diverse interfacce per l'integrazione: Uscita analogica 4-20mA — il segnale standard per PLC e DCS, proporzionale alla portata in scala 0–100%; Uscita a impulsi (pulse) — ogni impulso corrisponde a un volume unitario (es. 1 impulso = 1 litro), usata per totalizzatori e contabilizzazione; Uscita digitale HART — sovrapposta al segnale 4-20mA, permette la configurazione e la diagnostica remota senza interrompere la misura; Fieldbus Modbus RTU/TCP, PROFIBUS, PROFINET, EtherNet/IP — per integrazione diretta in reti industriali senza convertitori; IO-Link — standard per sensori di campo di nuova generazione. Per misuratori di contabilizzazione acqua potabile si usa il protocollo M-Bus o wireless NB-IoT/LoRa.